Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P14

Chia sẻ: Cindy Cindy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

142
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xác định chức năng, vị trí, hình dáng và phạm vi sử dụng của các bộ phận bố trí trên MCN. Đề xuất các phương án tổ chức giao thông công cộng và các dạng MCN điển hình. Xây dựng chương trình thiết kế MCN.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P14

TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP §14.4 Sự khác biệt đường cao tốc với đường ôtô thông thường Cơ sở tính toán thiết kế các yếu tố của tuyến trên bình độ và trắc dọc của đường cao tốc có những gì khác với đường ôtô thông thường (nêu rõ những điểm giống và khác nhau, các điểm phải đề cập đối với đường cao tốc mà không cần đề cập đối với đường ôtô thông thường và ngược lại). Như chúng ta đã biết : Đường cao tốc là loại đường ôtô có chức năng đặc biệt chỉ dành cho xe có động cơ, đảm bảo giao thông liên tục (chỉ cho phép dừng xe ở các chỗ quy định hoặc dừng xe khẩn cấp bên lề). Tách riêng hai phần xe chạy bằng dải phân cách ở giữa, hạn chế số các vị trí ra vào đường, chỉ cho ra, vào tuyến ở các điểm quy định, không cho phép giao nhau cùng mức; áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật cao và bố trí đầy đủ các trang thiết bị, tín hiệu chỉ dẫn giao thông. Với các điều kiện như vậy đường cao tốc được đặc trưng bằng các đặc điểm sau : 1- Tốc độ xe chạy cao. 2- Năng lực thông hành lớn. 3- An toàn xe chạy cao. 4- Chi phí vận doanh giảm. 5- Bảo đảm được giao thông liên tục trong mọi thời tiết. Để đạt được những vấn đề trên Điều thiết kế phải nhất thiết tuân theo các tiêu chuẩn riêng của đường cao tốc. Các tiêu chuẩn này có những điểm giống, điểm khác với các tiêu chuẩn của đường, ôtô thông thường, có những tiêu chuẩn được đề cập đối với đường ôtô cao tốc mà không cần đề cập đối với đường ôtô thông thường và ngược lại; lần lượt chúng ta sẽ xem xét những điểm này. 1- Các đoạn tuyến nằm trên đường thẳng Theo quan điểm thiết kế đường cao tốc thì đoạn tuyến thẳng quá dài hoặc quá ngắn đều không có lợi. Lý do : Đối với đoạn thẳng quá dài sẽ không an toàn trong điều kiện xe chạy với tốc độ cao vì tuyến sẽ trở nên đơn điệu, lái xe mệt mỏi, dễ buồn ngủ, dễ ước lượng sai khoảng cách với xe đi trước và phản ứng rất chậm có khi cứ tăng tốc độ một cách vô lý khi cần phải xử lý tình huống, chói mắt về đêm, khó kết hợp hài hòa với phong cảnh 2 bên. Như vậy TCVN 5729 – 1997 thiết kế đường cao tốc của ta quy định : “Tránh thiết kế các đoạn thẳng quá dài 4 – 6 Km trên đường cao tốc”. Về điểm này đối với đường ôtô thông thường cấp cao (cấp I – III) cũng được đề cập đến trong phần thiết kế cảnh quan nhưng chưa có quy định rõ ràng trong TCVN 4054 – 85. Đối với đoạn thẳng quá ngắn cũng không cho phép đối với đường cao tốc xuất phát từ quan điểm thị giác và an toàn. Về điểm này mỗi nước có đề nghị khác TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 78
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP nhau nhưng nói chung đều có cùng quan điểm về quan hệ giữa chiều dài đoạn thẳng và bán kính đường cong như Cộng hòa liên bang Đức. Khi Lđoạn thẳng ≤ 500m thì R ≥ Lđoạn thẳng Khi Lđoạn thẳng > 500m thì R > 500m Đối với đường ôtô thông thường theo TCVN 4054-85 của nước ta thì quy định mối quan hệ giữa chiều dài đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ không nên chênh lệch nhau quá 3 lần và tránh bố trí đường cong ngắn giữa các đoạn thẳng dài hoặc đoạn thẳng ngắn giữa các đường cong. 2- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất Rmin và bán kính nhỏ nhất thông thường. Về công thức tính toán thì như nhau : V2 R= 127( µ + iSC ) Ở đây khi dùng trị số µ max và iSC max sẽ được trị số bán kính nhỏ nhất. - Đối với đường ôtô thông thường dùng µ max = 0,15 để tính RMin nhưng đối với đường cao tốc hầu như tất cả các nước dùng µ max= 0,10 – 0,13 (khi VTK càng lớn thì dùng µ max lấy càng nhỏ trong phạm vi trên). - Bán kính nhỏ nhất thông thường được chỉ đề cập đến đối với đường cao tốc mà không được nói đến ở đường ôtô thông thường vì đối với đường cao tốc yêu cầu về đảm bảo an toàn, êm thuận được hiểu là bán kính nhỏ nhất nên áp dụng khi thiết kế để đảm bảo điều kiện an toàn, êm thuận hơn, và chỉ trong trường hợp địa hình rất khó và lưu lượng xe không lớn mới áp dụng trị số bán kính nhỏ nhất Rmin. 3- Bán kính nhỏ nhất không làm siêu cao : Vẫn dùng công thức (II-1) để tính nhưng đối với đường cao tốc thì trị sốµ = 0,045 - 0,05 tương ứng i SC = -2% (bằng in trên mặt đường 2 mái). Một số nước khác còn lấy µ = 0,035 ứng với iSC = 1,5% Trong khi đó đối với đường ôtô thông thường thì để xác định trị số bán kính nhỏ nhất không làm siêu cao Rmin osc lấy µ = 0,08 ứng với in = 3% tức là tiêu chuẩn thấp hơn. Trên cơ sở các phân tích ở trên (mục 2,3) TCVN 5729 – 1997 đã quy định các trị số Rmin, Rmin thông thường và Rmin osc cho từng cấp đường cao tốc. 4- Bán kính đường cong tối thiểu theo yêu cầu êm thuận về thị giác Tiêu chuẩn này được Liên Xô (cũ) đề nghị dùng cho đường cao tốc 0,2V 2 RMin = + 20 (II-2) i TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 79
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Trong đó RMin là bán kính nhỏ nhất bảo đảm đều đặn (êm thuận) về thị giác được hiểu là bán kính cong ở cuối đoạn chuyển tiếp Clotoit. V : Tốc độ thiết kế (Km/h) i : Độ dốc dọc của đoạn đường cong (%) và chỉ tính với các trường hợp có độ dốc dọc i > 0,25%. Tiêu chuẩn này đối với đường ôtô thường ở các nước và nước ta không đề cập đến. 5- Chiều dài đường cong ngắn nhất Kmin Tiêu chuẩn này cũng được đề cập rất chi tiết đối với đường cao tốc. Trị số của nó được tính toán dựa trên 3 điều kiện sau. a) ĐK sao cho lái xe không phải đổi hướng tay lái trong 6 sec tức là : V Kmin = v.t = .6 = 1,67V (m)( II − 3) 3,6 b) ĐK đủ nối tiếp 2 đoạn đường cong chuyển tiếp Kmin = 2L (m) (II-4) V3 L= (m) (II-5) αRI V3 Hay KMin = 0,085 (m) (II - 6) R c) ĐK sao cho phân cự p đủ lớn để đảm bảo sự đều đặn và mỹ quan làm cho lái xe không cảm thấy tuyến như bị bóp mép, thu nhận thị giác bị sai lệch ( Đưa ra các trị số p khống chế tương ứng với từng VTK. - áp dụng các trị số p khống chế này ta có chiều dài đường cong tối thiểu khi thiết kế đường cao trong trường hợp đường vòng dùng dạng Clotoit. 1.400 KMin = ; (m) khi VTK = 120 Km/h (II-7) α 1.200 KMin = : (m) khi VTK = 100 Km/h (II – 8) α 1.000 KMin = ; (m) khi VTK = 80 Km/h (II-9) α Trường hợp đường vòng tròn đều thì : P.α KMin = ; (m) (II-10) ⎛ ⎞ 1 − 1⎟ 57,3⎜ ⎝ cos α / 2 ⎠ Tổng hợp cả 3 điều kiện trên khi thiết kế cần khống chế chiều dài đường vòng theo trị số nào lớn hơn tính được giữa (II-3) và (II-7); (II-8); (II-9) hoặc giữa (II-10) và (II-7); (II-8); (II-9). 6- Đường cong chuyển tiếp TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 80
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Tiêu chuẩn này được đề cập đến cho cả đường cao tốc và đường ôtô thông thường. Tuy nhiên đối với đường ôtô thông thường chỉ yêu cầu đối với đường C1, C2, , C3 khi VTK > 60Km. Còn đối với đường cao tốc việc thiết kế đ/c chuyển tiếp được tính toán và quy định rất chặt chẽ và gần như là 1 yêu cầu không thể thiếu. Các thông số để xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp L cũng đòi hỏi cao hơn chẳng hạn như độ tăng gia tốc ly tâm I chỉ lấy bằng 0,2 – 0,3 m/s3 . Ngoài ra việc xác định chiều dài L còn xuất phát từ yêu cầu thu nhận thị giác của lái xe : LMin = R/9 (II-11). Đây chính là cơ sở để đưa ra quy định chiều dài L tối thiểu như bảng 2 trong TCVN 5729-1997. * Chú ý : Trị số bán kính không cần bố trí siêu cao ở bảng 2 trong TCVN 5729- 1997 không phải là bán kính không cần bố trí đường cong chuyển tiếp Clotôit và chỉ khi nào với bán kính R đủ lớn đến mức giữa quỹ đạo chạy xe cắm theo đường cong tròn không có đoạn nối chuyển tiếp dạng Clotôit với quỹ đạo chạy xe có nối chuyển tiếp Clotôit sai lệch nhau không đáng kể thì lúc đó mới không cần bố trí đường cong chuyển tiếp. Tức là lúc đó trị số p rất nhỏ (p = 0,07 – 0,08 m) hay trị số bán kính là khá lớn. Nhưng thực ra theo quy định về chọn L tối thiểu tương ứng R (như ở toán đồ hình 3.3 trang 68 - Đường cao tốc của GS Dương Học Hải thì không có cặp (L, R) theo quy định nào cho p nhỏ (p ≤ 0,07 – 0,08 m) và điều kiện p ≤ 0,07 – 0,08 m chỉ có thể xảy ra khi chiều dài L rất nhỏ trong khi R rất lớn nhưng vì rất nhiều điều kiện không chế, nhất là điều kiện thu nhận thị giác theo (II-11). Do vậy yêu cầu luôn luôn phải bố trí đường cong chuyển tiếp dạng đường cong Clotoit cho đường cao tốc là hoàn toàn dễ hiểu. 7- Độ dốc dọc của đường 7.1 Độ dốc dọc lớn nhất cho phép Tiêu chuẩn này được đề cập đến đối với đường cao tốc có một số điểm khác biệt so với đường thông thường. Độ dốc dọc lớn nhất cho phép cho 2 trường hợp : Khi lên dốc và khi xuống dốc. Là vì : Trên đường cao tốc xe chạy một chiều và níu mỗi chiều được thiết kế trẵc dọc riêng (tách riêng hai phần xe chạy) không phụ thuộc vào nhau thì độ dốc lớn nhất cho phép của dốc xuống đương nhiên có thể lớn hơn trị số cho phép của dốc lên (không phải khắc phục sức cản lên dốc mà chỉ là yêu cầu hãm xe an toàn mà thôi). Như vậy TCVN 5729 – 1997 đã quy định id Max cho phép của đường cao tốc như bảng III-6 trang 74 – Giáo trình đường cao tốc. 7.2 Độ dốc dọc nhỏ nhất cho phép - Yêu cầu này đối với đường ôtô thông thường tại những đoạn nền đường đào dài là 0,5% (cá biệt 0,3%) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 81
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP - Nhưng đối với đường cao tốc ngoài yêu cầu idMin = 0,5 % còn quy định riêng đối với các đoạn chuyển tiếp có dốc ngang in = 1% thì nhất thiết phải thiết kế id Min = 1%. 7.3 Chiều dài dốc tối đa Tiêu chuẩn này cả 2 loại đường đều được xét đến và L dốc được xác định trên cơ sở sao cho khi xe leo đến đỉnh dốc trong điều kiện tốc độ của nó vẫn đảm bảo lớn hơn và bằng tốc độ thấp nhất cho phép để xác định chính cự ly này. 7.4 Giảm độ dốc dọc trên đường vòng. Việc thiết giảm độ dốc trên đường vòng được thực hiện cho cả 2 loại đường nhưng đối với đường ôtô thông thường việc này chỉ đặt ra với các bán kính nhỏ (R ≤ 50m). Nhưng đối với đường cao tốc việc này cho cả với các bán kính tối thiểu lớn dựa trên cơ sở đề phòng sự nguy hiểm sẽ gặp phải khi xe xuống dốc trên các đoạn vừa dốc lớn trần trắc dọc vừa cong trên bình độ cụ thể như sau : Khi xe chạy xuống dốc trên đường vòng thì trục trước của xe sẽ phải chịu lực tăng lên do ảnh hưởng của độ dốc chéo làm phân bố lại tải trọng giữa 2 trục như vậy phải khống chế trị số gia tăng chịu tải đó sao cho chỉ bằng với khi xe chạy xuống dốc trên đường thẳng từ đó sẽ rút ra được trị số độ dốc cần triết giảm đối với đoạn vừa xuống dốc vừa nằm trên đường vòng là : V2 (II.12) ∆i = iSC 127 R 8- Đường cong đứng trên trắc dọc 8.1 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi Cơ sở xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi trên đường cao tốc cũng như trên đường ôtô thông thường. V2 R≥ (II-13) ( ) 2 2 d1 + d 2 Nhưng đối với đường cao tốc thì chỉ tính S = S1 tầm nhìn 1 chiều, d1 là chiều cao tầm mắt Điều lái xe = 1,2m; d2 = 0,1m là chiều cao chướng ngại vật, với những trị số này ta có : S12 R (II-14) = lloi Min 3,98 Từ đây TCVN 5729-1997 quy định trị số bán kính đường cong đứnng lồi tối thiểu. 8.2 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm Đường ôtô thông thường trị số bán kính lõm tối thiểu được xác định từ điều kiện đảm bảo sự êm thuận của xe và xét thêm từ điều kiện hạn chế tầm nhìn về ban đêm. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 82
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Đối với đường cao tốc cùng xét đến 2 điều kiện trên như sau: 1- Điều kiện đảm bảo êm thuận cho xe chạy R ≥ V2/13b (II-15) Trong đó b là gia tốc ly tâm lấy nhỏ hơn so với đường ôtô thông thường b = (0,25-0,3) m/s2 do vậy thường tính Rlõm min = V2/3,6 ; m (II-16). 2- Điều kiện đảm bảo về tầm nhìn ban đêm, giống như đường ôtô thông thường : S12 R Min = m; (II-17) Lom 2(hd + S1 .Sinα ) 3- Ngoài 2 điều kiện trên đường cao tốc còn xét thêm đảm bảo tầm nhìn tại các chỗ trên đường vòng lõm có cầu vượt qua đường trong hai trường hợp : Rlõmmin= S1/28,92 ; m (II-18) - Khi S1 < LV thì 2S 28,92 Rlõmmin = - Khi S1 > LV thì m (II-19) − i2 − i1 i2 − i1 Trong đó i1 và i2 là 2 độ dốc dọc của 2 đường tang tạo thành đường cong đứng lõm. Với trị số tầm nhìn S1 quy định trong TCVN 5729-1997 thì điều kiện (II-18) cho trị số Rlõmmin nhỏ hơn điều kiện tính đảm bảo tầm nhìn ban đêm. Do vậy khi quy định trị số bán kính tối thiểu của đường vòng đứng lõm thường Điều ta chọn trong khoảng giữa hai điều kiện êm thuận (II-16) và (II-17). Như TCVN 5729-1997 đã quy định trị số ngày bằng 2.000m, 3.000m và 5.000m tương ứng với các cấp tốc độ thiết kế bằng 80Km/h, 100Km/h và 120 Km/h. Tuy nhiên khi áp dụng khuyến nghị tăng tầm nhìn lên thì lúc thiết kế cần kiểm tra lại điều kiện (II-19) tùy theo góc đổi dốc /i2 – i1/. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 83